在漫威的影片中，外骨骼機器人可以將普通人變成鋼鐵俠托尼·斯塔克；在郭帆的影片中，外骨骼可以將救援小分隊CN171-11武裝成能夠搬運重達數(shù)百斤的“火石”的“半機械人”；在現(xiàn)實生活中，也有人正在利用外骨骼，使失去行走能力、運動能力的人，重新恢復(fù)站立甚至行走的希望。

我國的康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，一面是卒中、腦癱、帕金森等行動能力受到影響的神經(jīng)退行性疾病龐大且迫切的市場需求，一面是資金投入少，康復(fù)機構(gòu)數(shù)量少、規(guī)模小、設(shè)備研發(fā)落后等現(xiàn)狀，需求與供給之間嚴重的不平衡催生了技術(shù)研發(fā)的動力。

除了目前普遍應(yīng)用的末端牽引式康復(fù)機器人、懸掛式機器人，目前最先進的康復(fù)機器人是可穿戴外骨骼機器人。它基于仿生原理進行設(shè)計，結(jié)合人體工程學，可以穿戴于患肢。每個關(guān)節(jié)上都對應(yīng)有單獨的驅(qū)動裝置，患者佩戴后可以確保機器人的運動模式和人體自由度同軸，可以實現(xiàn)更有效的康復(fù)訓(xùn)練。

在外骨骼機器人應(yīng)用于康復(fù)領(lǐng)域的治療時，這個充滿希望的技術(shù)發(fā)展到什么程度？市場化的程度如何？能夠解決什么樣的需求？在應(yīng)用的過程中又遇到了怎樣的難題？本文將與您一同探討。

邁步機器人CEO陳功博士曾透露，我國康復(fù)產(chǎn)業(yè)不管是從人均康復(fù)理療師的數(shù)量還是康復(fù)流程，都是相對來說落后的。在老百姓的認知中，康復(fù)也不是一個很必要的概念。

在我國致殘率高達75%，而在國外只有30%左右，因為國外有成熟的康復(fù)體系，脫離急性期后馬上進行康復(fù)，只有少部分人會有殘疾。但是在我國，中風之后就回家一躺，就再也起不來了。

在腦卒中患者的癥狀中，步態(tài)障礙對人的獨立影響是最大的，同樣，在康復(fù)過程中，一個病人需要好幾個康復(fù)理療師輔助，對人力的消耗非常大。

而且在我國康復(fù)理療師的數(shù)量是嚴重不足的，根據(jù)我國中風病人的數(shù)量，我國需要40多萬的康復(fù)理療師，但是其實專業(yè)的從業(yè)人員只有2萬左右，缺口非常大。所以說采用機器人來輔助人工進行康復(fù)是一個必然的趨勢。而且在國外這種老齡化更嚴重、人力成本更高的地方，對機器人的需求也更加迫切。

機器人本身不知疲倦，非常適合高體力消耗、重復(fù)性的活動。而且機器人可以內(nèi)置很多傳感器，可以實時檢測人體的狀態(tài)，也可以做出評估，這樣的話也不需要依賴康復(fù)理療師的經(jīng)驗或者知識背景。而且康復(fù)機器人可以預(yù)先植入多樣化的算法，可以實時根據(jù)人體的情況提供智能化的訓(xùn)練，達到更好的康復(fù)效果。

就醫(yī)用的市場規(guī)模（B端市場）來看，根據(jù)初心資本的統(tǒng)計與推算，2017年我國僅有康復(fù)專科醫(yī)院552家；根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，2017年全國共有綜合醫(yī)院11701家，據(jù)公開資料顯示，2017年我國綜合醫(yī)院中設(shè)立康復(fù)科的醫(yī)院比例在30%-35%，據(jù)此中國有康復(fù)科的綜合醫(yī)院約3500家-4000家。故我國對康復(fù)型外骨骼機器人有需求的康復(fù)醫(yī)院總數(shù)約為4000家-4500家。

因此，以一家醫(yī)院平均購買1-2臺設(shè)備計算，中國康復(fù)型外骨骼機器人的存量需求約為9000臺，市場規(guī)模約在幾十億，較低的滲透率使得純粹面向B端市場規(guī)模較小。

而外骨骼機器人在C端市場的需求中，可以針對行走不便的老年人和無行走障礙的人群這三類提供服務(wù)。

根據(jù)初心資本的測算，對于輕度肢體殘疾人群來說，其需求與老年人接近，參考助聽器在聽障人士中的滲透率：在我國約為5%，預(yù)計未來幾年內(nèi)助行外骨骼的滲透率可達1%，潛在需求量約為17萬臺；根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2017年我國老年人口數(shù)量達1.58億人，預(yù)計到2020年我國老年人口能夠達到1.8億。與輕度肢體殘疾人群類似，預(yù)計滲透率為1%，潛在需求為158萬臺；無障礙人群的助行市場需求則暫未到來。

從形態(tài)來看，外骨骼機器人可分為大型外骨骼機器人和可穿戴式外骨骼。

大型的機器人比如瑞士Hocoma公司生產(chǎn)的Lokomat（現(xiàn)已被蝶和收購），還有國產(chǎn)廣州一康的外骨骼，都是在減重跑臺的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加外骨骼的功能。這類設(shè)備單價較高，通常售價為數(shù)百萬，供醫(yī)院使用；常州錢璟的Flexbot，可以使人躺著也可以把人豎起來，腿部可以通過外骨骼帶動下肢進行步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練，這類系統(tǒng)有減重系統(tǒng)和外骨骼，與lokomat的區(qū)別在于底下沒有跑臺。

Lokomat?Pro 專業(yè)型下肢康復(fù)機器人（來源：Hocoma官網(wǎng)）

可穿戴機器人國外代表性產(chǎn)品有以色列公司ReWalk Robotics公司的ReWalk系列，日本Cyberdyne公司的HAL、美國Berkeley Bionics公司的eLEGS、新西蘭Rex Bionics公司的REX。國內(nèi)的創(chuàng)業(yè)公司，更多的也是研發(fā)可穿戴式機器人的企業(yè)。

 HAL下肢外骨骼機器人（來源：HAL官網(wǎng)）

在這里我們統(tǒng)計了16家涉及外骨骼技術(shù)或外骨骼形態(tài)的機器人企業(yè)，基本情況列表如下：

 *如未被收錄入此表格的企業(yè)也可以聯(lián)系動脈網(wǎng)，共同探討。

 數(shù)據(jù)來源：動脈網(wǎng)知識庫、企查查、IT桔子

從康復(fù)機器人類型來說，上肢與下肢是兩個大類。其中外骨骼機器人的形態(tài)更多的適用于下肢。傅利葉智能創(chuàng)始人兼CEO顧捷表示，下肢的形態(tài)是外骨骼的結(jié)構(gòu)會比較適用于臨床，現(xiàn)在康復(fù)機器人是外骨骼的形態(tài)，上肢或者單關(guān)節(jié)不一定是外骨骼的形態(tài)，機器人在醫(yī)院的康復(fù)訓(xùn)練方面，是絕對的剛需，可以輔助治療師完成訓(xùn)練，家庭使用可以實現(xiàn)功能性的訓(xùn)練。 

動脈網(wǎng)接觸的睿瀚醫(yī)療、新加坡Roceso、香港Zunosaki（HandyRehab）等企業(yè)均為上肢外骨骼輔助康復(fù)的形式。

以Roceso為例，這家位于新加坡的上肢外骨骼手套研發(fā)商生產(chǎn)的軟機器人解決方案為康復(fù)和日常生活中患有肢體運動功能障礙的患者提供功能性幫助。據(jù)Roceso CEO王璐介紹，上肢的難度在于，手部關(guān)節(jié)的細小和運動方向的復(fù)雜。手肘是比較接近下肢的180度運動，肩膀、手腕的運動維度可能360度都會有不同的方向。而手指的難度在于每個人的手指關(guān)節(jié)都有不一樣的長度和運動方向，所以剛性外骨骼不太適用于上肢的康復(fù)，Roceso選擇以布料織物和橡膠為主的柔性材料。

另外上肢外骨骼設(shè)計起來更復(fù)雜還有另一個原因，就是上肢各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動時的不確定性。下肢走路各關(guān)節(jié)的角度方向以及次序是可設(shè)定的，因此，對于下肢外骨骼來說，另一個好處就是步態(tài)學習。

從材料和關(guān)節(jié)驅(qū)動來看，外骨骼也可以分為柔性和剛性兩類。對于下肢來說，要支撐偏癱、截癱甚至殘疾患者的整個身體，達到行走的目的，還是只有剛性材料才能達到支撐的強度。

柔性外骨骼的開發(fā)難度主要體現(xiàn)在動力傳遞上，即如何安全準確的輸出力量，這又涉及到基于人工智能算法的模式識別。即通過穿戴傳感器數(shù)據(jù)，識別出步態(tài)周期中需要助力的時間點，并自適應(yīng)各種行走模式。

外骨骼機器人的控制模型可以分為感知層、控制層和決策層。其中，控制系統(tǒng)需要確保外骨骼能快速準確的響應(yīng)人體的各種動作，還要考慮外骨骼與不同操作者之間的默契，以適應(yīng)不同操作者的運動特點，整體擁有較高的技術(shù)壁壘。

 從公司定位來看，傅利葉智能并不算一家典型的外骨骼機器人企業(yè)，而是專注于研發(fā)多種形態(tài)的康復(fù)機器人公司，顧捷表示：“外骨骼機器人是從形態(tài)上定義的一類機器人，這是比較泛的概念，包覆在人的身體上的穿戴式機器人可以叫做外骨骼，從技術(shù)角度來講主要用到機器人的技術(shù)、傳感器的技術(shù)、算法的技術(shù)，屬于比較寬泛的技術(shù)概念?！?/p>

傅利葉智能商務(wù)經(jīng)理楊志豪告訴記者，傅利葉智能的外骨骼機器人產(chǎn)品的控制有好幾種模式，一種是被動模式，機器人本身設(shè)置了被動的軌跡，患者在穿戴上機器人后，可根據(jù)標準軌跡行走；另外也有主動模式，根據(jù)采集的力學信號，進行助力行走。

“不同模式針對不同康復(fù)期的使用者。被動模式是針對下肢完全癱瘓的，比如說脊髓損傷的患者，然后主動模式更多的是針對偏癱、腦卒中的患者，或者是非完全性脊髓損傷的患者，應(yīng)用場景不太一樣?！?/p>

除了被動的軌跡訓(xùn)練、肌電信號的捕捉，關(guān)于腦電形式控制行動的技術(shù)也正在突破，以期更好地進行人機交互。包括Roceso、布法羅在內(nèi)的幾家企業(yè)均在此技術(shù)方面有一定成果。布法羅已經(jīng)實現(xiàn)使用肌電、腦電、肌腦電混合的技術(shù)產(chǎn)品化，并在CCTV1的機智過人節(jié)目中展示了以上技術(shù)。

隨著我國老年化進程加重，腦卒中患者數(shù)量持續(xù)上升。據(jù)2017年《中國腦卒中防治報告》公布的數(shù)據(jù)顯示，我國每年約有246萬腦卒中新發(fā)人群，并以每年8.7%的速度持續(xù)上升。其中高達75%卒中幸存者存有著不同程度的運動功能障礙。

然而，上述數(shù)據(jù)也僅僅是需要康復(fù)的人群中的一部分，在外骨骼機器人的適應(yīng)癥方面和功能方面，一般應(yīng)用于由腦卒中、腦癱、帕金森、脊髓損傷等神經(jīng)退行性疾病引起的步態(tài)障礙。

一個人如果失去了獨立行走的能力就需要專門找人去看護，對家庭來說需要投入較大的看護費用。北航教授、大艾機器人的創(chuàng)始人兼CEO帥梅在機器人領(lǐng)域深耕了十幾年，她認為，研發(fā)外骨骼機器人真正幫助到無法行走的患者康復(fù)，一定程度上是“康復(fù)一人幸福全家”。

“對于腦卒中病人來說，這些障礙可以通過康復(fù)訓(xùn)練的方式得到改善，甚至恢復(fù)。因為大腦是具有可塑性的，通過重復(fù)性的大量的訓(xùn)練，大腦里面會形成新的神經(jīng)回路，癥狀得到改善，這就是所說的康復(fù)訓(xùn)練?！?/p>

目前，大艾機器人與與國內(nèi)頂尖的康復(fù)團隊合作（北京積水潭醫(yī)院、北京宣武醫(yī)院、301醫(yī)院、國家康復(fù)輔具研究中心等），已進行了2000例臨床患者應(yīng)用，據(jù)帥梅透露，目前機器人應(yīng)用的康復(fù)效果已有數(shù)據(jù)可證，數(shù)據(jù)將作為研究成果發(fā)表相關(guān)文獻。

王璐表示，在外骨骼用于下肢康復(fù)效果方面。國際上的一些會議有很多研究者用Rewalk或者用ekso來做研究。針對手部康復(fù)而言，有研究顯示，相比較單關(guān)節(jié)運動，針對日常生活行為(ADLs)的“腦部功能區(qū)域?qū)W習”，不僅會提高病人的積極性, 而且會提高康復(fù)效果。

“外骨骼的好處在于至少使患者動起來了，動起來之后至少患者體內(nèi)脂肪就，尤其腹部的脂肪就會減少，相應(yīng)地也會減少一些病人得其它病的幾率?！?/p>

在訪談多家外骨骼企業(yè)后，我們總結(jié)出，外骨骼這一形態(tài)的機器人主要針對腦卒中、外傷或術(shù)后神經(jīng)損傷所致肢體功能障礙患者，幫助截癱或偏癱的病人恢復(fù)上肢機能或下肢行動能力。

當然，在健康領(lǐng)域，也有利用外骨骼機器人增強人體運動能力的企業(yè)，如博靈機器人。據(jù)博靈機器人CEO張萌介紹，外骨骼機器人應(yīng)當是主動適應(yīng)、主動幫助人的機器人設(shè)備，因此，博靈機器人的使用場景并不局限于如康復(fù)之類的某一個具體的場景。

與醫(yī)療器械不同，博靈機器人目前瞄準了兩大場景，一是當用戶的行動或運動能力有所下降時，通過幫助使用者提升運動能力和運動量的方式，來幫助他更好地管理自己的體重，從而更好地管理自己的健康；二是運動健身領(lǐng)域，通過為用戶提供外骨骼機器人產(chǎn)品，運動健身機構(gòu)能夠提供有效、量化的身體評估測量分析，并提供運動規(guī)劃，幫助健身房實現(xiàn)個性化服務(wù)，升級迭代。

除了步態(tài)障礙的康復(fù)外，創(chuàng)瑞基金投資總監(jiān)李弘燚表示，針對正常人增強負重避免肌肉損傷或者柔性材料增強正常人的運動能力的外骨骼應(yīng)用，也是比較有前景的方向。

在政策方面，自2012年以來，科技部就出臺智能制造科技發(fā)展專項規(guī)劃，其中明確表示，重點發(fā)展安全機器人、醫(yī)療康復(fù)機器人等類別的科技產(chǎn)品，2015年，機器人產(chǎn)業(yè)十三五規(guī)劃也表明，要求實現(xiàn)在助老助殘領(lǐng)域、消費服務(wù)領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域等重點領(lǐng)域的機器人示范應(yīng)用，并開展核心零部件攻關(guān)，前沿共性技術(shù)開發(fā)、醫(yī)療康復(fù)機器人應(yīng)用等重點工作。

另外，深圳、北京、浙江等地對于醫(yī)療服務(wù)類機器人都有一定的政策傾斜，這也成為助力外骨骼研發(fā)的一大因素。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，長三角經(jīng)濟帶為主的上海、浙江地區(qū)及粵港澳大灣區(qū)分布的企業(yè)占多數(shù)。

外骨骼機器人企業(yè)所在地統(tǒng)計

據(jù)杰曼智能創(chuàng)始人劉啟軍表示，根據(jù)政策支持，身處寧波的杰曼智能在研發(fā)投入得到了寧波政府補貼的2000萬研發(fā)經(jīng)費。 

在研發(fā)方面，大部分外骨骼機器人企業(yè)都是背靠高校機器人研究中心，如成都布法羅機器人依靠的是電子科技大學機器人研究中心程洪教授，大艾機器人則以北京航空航天大學帥梅教授及團隊為核心，承擔了支撐計劃、國家自然基金、北京市重大科技計劃項目；位于寧波的杰曼智能依托于浙大機器人研究院全方面開展技術(shù)合作，聯(lián)合開展課題研究，并導(dǎo)入人才與技術(shù)資源。

新加坡Roceso同樣依托于新加坡國立大學的研究項目。但王璐告訴記者：“大學的研究成果是非常有限的，如果最后做工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)設(shè)計的話，還是要企業(yè)自己來做，所以企業(yè)的研發(fā)成本還是很高，對學術(shù)研究成果進行重新設(shè)計，這也至少需要耗費1-2年的時間?！?/p>

如何將研究成果從高校研究中心落地市場，成為外骨骼商用的一大難題。而想要實現(xiàn)落地，除了技術(shù)成熟度外，首先要過的一關(guān)，就是資質(zhì)。

2018年6月26日，北京大艾機器人科技有限公司旗下的外骨骼機器人艾康、艾動于北京獲得CFDA注冊證，成為中國首個通過CFDA認證的下肢外骨骼機器人。在此之前，大艾外骨骼康復(fù)機器人被并評定為北京市首個二類創(chuàng)新醫(yī)療器械，也是實行第二類創(chuàng)新醫(yī)療器械“綠色通道”審評審批政策后全國第一個二類創(chuàng)新醫(yī)療器械，產(chǎn)品類別為”康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備”。

“流程加速標準不降低“，雖然是創(chuàng)新醫(yī)療器械審批通道，帥梅還是對記者強調(diào)了拿到二類醫(yī)療器械證的難度。”產(chǎn)品的安全性、有效性及臨床試驗方案的合理性都有著很嚴格的要求?！?/p>

外骨骼機器人首次通過CFDA二類認證，成為其落地的標志。不僅在中國市場，放眼全球亦然。新加坡Roceso研發(fā)的易索手套在通過多例臨床試驗后，已于2019年1月通過美國FDA認證，將正式在美國上市。

除了資質(zhì)外，外骨骼機器人高昂的售價也注定了其市場主要是面向醫(yī)院，B2B2C的模式成為外骨骼機器人主要的商業(yè)模式，縱觀全球市場，除了日本的本田公司以租賃模式為主，其余老牌外骨骼企業(yè)如Rewalk、Ekso、HAL等，都是以售賣的形式為主，然而本田公司以租期3年為期，價格也高達16200美元，長期使用看來也與高達十幾萬美元的售價無異。

有康復(fù)科醫(yī)生對記者表示，目前醫(yī)院的外骨骼機器人大多數(shù)是做效果的驗證和原理研究，還沒有真正實現(xiàn)醫(yī)用。總體來說，外骨骼機器人對于康復(fù)來說是有用的，但是這類設(shè)備入門容易，做得好則比較難。

據(jù)Zunosaki聯(lián)合創(chuàng)始人兼COO張皓程表示，在香港地區(qū)除了售賣給老年病醫(yī)院、康復(fù)醫(yī)院外，也有將外骨骼機器人賣給個人康復(fù)治療師的模式，外骨骼設(shè)備能夠幫助康復(fù)治療師進行康復(fù)過程中重復(fù)性的工作，大大提高了一人服務(wù)多人的康復(fù)效率。

劉啟軍表示：”降低成本的關(guān)鍵在于我們所有的配件國產(chǎn)化了，包括核心的電機跟減速器集成這一塊，我們自己的研發(fā)產(chǎn)品自己攻關(guān)了，使得我們的成本大大壓縮，我們的銷售價格大概在15萬人民幣左右。15萬的價格，在外骨骼機器人中已經(jīng)是比較便宜的產(chǎn)品。“

通過記者的了解，在國內(nèi)市場下肢外骨骼機器人的售價有高有低，低的在15萬、20萬區(qū)間，高的在60萬、80萬左右，與國外的產(chǎn)品相比，在售價上有一定的優(yōu)勢，但是在康復(fù)效果方面，各類產(chǎn)品能做到的效果也不盡相同，部分外骨骼機器人僅能達到被動的助行目的，少部分可以通過提高活動程度，促進腦神經(jīng)的康復(fù)，從而達到康復(fù)效果。

在訪談中，不少業(yè)內(nèi)人士提到，如何將外骨骼機器人做到家用化，是實現(xiàn)外骨骼做到更好的人機交互效果的途徑之一，如果想將人工智能的技術(shù)應(yīng)用于外骨骼機器人上，勢必需要大量的用戶數(shù)據(jù)，而家用化、輕量化、小型化是未來的發(fā)展方向之一。

就康復(fù)的路徑來看，從急性期的醫(yī)療機構(gòu)轉(zhuǎn)到長期隨訪期的社區(qū)康復(fù)或家庭護理市場是必然的路徑，因此，外骨骼機器人如果能實現(xiàn)家用，市場規(guī)模將從現(xiàn)在的幾十億翻番，但就家庭場景而言，機器人與康復(fù)師、康復(fù)方案的配合至關(guān)重要，然而無論是就舒適度、便攜性或安全性的考量而言，家用的場景也將大大提高現(xiàn)在的技術(shù)門檻。

創(chuàng)瑞基金管理合伙人唐浩夫認為，目前的外骨骼機器人不僅僅是是成本與售價的問題，其市場化還有一段路程。原因在于原來的外骨骼是重+硬結(jié)構(gòu)，活動維度有限，無法適應(yīng)不同類型的病人，且動力性能差。

他也曾經(jīng)考察過外骨骼機器人的“明星”項目ReWalk和Ekso。他告訴記者，在目前的技術(shù)條件下，硬式外骨骼適合于健康人增強體力型應(yīng)用場景，或軍用、工業(yè)場景；在醫(yī)療領(lǐng)域，軟體外骨骼或許更適應(yīng)于生病、殘疾、康復(fù)人群。

目前浙江大學實驗室已經(jīng)研發(fā)出有“電子肌肉”的軟體機器魚，可在水中游動，相對于電機驅(qū)動、關(guān)節(jié)式運作的硬體外骨骼機器人，軟體機器人是人工肌肉包裹，電刺激人工肌肉收縮，這或許是未來的技術(shù)方向。

顧捷說：“現(xiàn)在的外骨骼機器人相當于50、60年代的計算機，外型比較粗糙，威力還沒有真正體現(xiàn)出來。“從這種形態(tài)來說屬于穿戴式機器人，應(yīng)用前景比較廣，可以幫助人完成一些原來人完成不了的功能?！?/p>

前景雖好，但是現(xiàn)在的技術(shù)仍存在許多需要改進的方向，如能源問題，如何提高續(xù)航能力；舒適性問題，如何使機身更加輕巧；人機交互問題，機器人更需要知道人的意圖；以及更強勁的數(shù)據(jù)采集能力和驅(qū)動能力。

由此來看，系統(tǒng)整合、人機交互、結(jié)構(gòu)設(shè)計、感知識別及認知學習能力將成為未來外骨骼機器人甚至醫(yī)療機器人發(fā)展的五大重點。